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相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年，我國建筑運行階段二氧化碳排放量為21.7億噸，其中，化石燃料燃燒排放6.9億噸，而供熱領(lǐng)域化石燃料排放占到總化石燃料燃燒排放的76%。伴隨南方地區(qū)供暖需求的爆發(fā)式增長，我國供熱行業(yè)的碳排放潛力將進一步增加。預(yù)計到2030年，我國南方地區(qū)分戶、區(qū)域供暖用戶數(shù)量共計將達到9700萬戶左右，屆時碳排放潛力將超過7000萬噸?！疤歼_峰、碳中和”愿景下，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)探索低碳綠色發(fā)展之路亟待提上日程。對此，中國工程院院士、清華大學建筑節(jié)能研究中心主任、中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會副理事長江億，近日在由中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會舉辦的中國國際暖通高峰論壇——“碳達峰、碳中和與清潔供熱綠色發(fā)展國際峰會”上指出，供熱領(lǐng)域碳中和要在明確未來目標的基礎(chǔ)上，從四方面入手，即通過高能耗建筑的節(jié)能改造，熱力末端減少過量供熱，深度挖掘電廠余熱、工業(yè)余熱獲取足夠的零碳熱源，以及超前布局區(qū)域供熱管網(wǎng)規(guī)劃并分步實施改造，適應(yīng)未來零碳供熱布局。

供熱行業(yè)減碳已全面啟動

供熱行業(yè)屬高能耗、高排放、高投入、低效率的“三高一低”行業(yè)。我國北方城鎮(zhèn)采暖熱源主要來自熱電聯(lián)產(chǎn)和各類燃煤、燃氣鍋爐。其中燃煤供熱比重高達70—80%。據(jù)清華大學建筑節(jié)能研究中心測算，2018年，北方城鎮(zhèn)供暖能耗為2.12億噸標準煤、碳排放量約為5.5億噸，二氧化碳排放量不容小覷。

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至目前，我國北方城鎮(zhèn)、農(nóng)村供熱面積分別約為147億、70億平方米，共計217億平方米，年能耗約為2.8億噸標準煤當量。與此同時，我國每年新增的城鎮(zhèn)集中供熱面積均在3—5億平方米，且超50%的新增熱源均與燃煤相關(guān)。

“當前，在‘碳達峰、碳中和’戰(zhàn)略引領(lǐng)下，供熱行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型已是大勢所趨?！弊》亢统青l(xiāng)建設(shè)部城建司一級巡視員趙澤生表示，事實上，“十三五”以來，供熱行業(yè)減碳早有行動，近年來，盡管集中供熱面積仍在擴張，但單位面積供暖能耗呈下降趨勢。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于去年12月發(fā)布的《2019年城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒》和《2019年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計年鑒》，截至2019年底，全國集中供熱面積達近110億平方米，較2018年增長6億平方米，增長率約5.78%。“其中，北方地區(qū)城市集中供熱平均單位面積供暖能耗為14.5千克標準煤/平方米，較2015年的17.8千克標準煤/平方米降低了18.5%。”趙澤生說。

尤其在2016年以來，我國清潔取暖率得以快速提升。中國建筑科學研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長徐偉援引數(shù)據(jù)指出，2016年，我國清潔供暖面積為69億平方米，清潔供暖率為34%；到2020年，我國清潔供暖面積已達到144億平方米，清潔供暖率為65%。

清潔電力+余熱利用 擺脫熱力高碳鎖定

“盡管‘十三五’以來，供熱行業(yè)減碳取得顯著成效，但真正實現(xiàn)供熱碳中和還有很長的路要走。”江億直言，作為新時期發(fā)展的重大戰(zhàn)略，徹底改變能源結(jié)構(gòu)是解決碳中和問題的根本途徑。

就供熱行業(yè)而言，江億認為需要探索由燃煤、燃油、燃氣的熱源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姟L電、光電、核電和生物質(zhì)能等零碳能源熱源，擺脫對化石能源的依賴。

“供熱領(lǐng)域的碳中和要點之一就是要取消各類燃煤燃氣鍋爐，盡可能依靠清潔電力實現(xiàn)低碳供暖，同時深度挖掘余熱熱源?！苯瓋|預(yù)計，未來北方城鎮(zhèn)供熱熱源將由核電與調(diào)峰火電余熱，以及多類電驅(qū)動熱泵等共同組成。

江億測算，充分利用1億千瓦核電產(chǎn)生的1.5億千瓦余熱、1億千瓦調(diào)峰火電產(chǎn)生的4.5億千瓦余熱，再輔之以用燃氣末端調(diào)峰，即可為北方地區(qū)160億平方米建筑提供所需熱源；而其余則可采用多種電驅(qū)動熱泵、工業(yè)低品位余熱、中水水源熱泵、垃圾焚燒爐等方式滿足。

值得注意的是，基于電廠余熱，如沿海核電與調(diào)峰火電（生物質(zhì)）余熱的水熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，在北方沿海地區(qū)提供城市零碳采暖熱源的可行性方面已得到驗證，并被寄厚望。

就在不久前，由國家電投山東核電與清華大學聯(lián)合建設(shè)的世界首創(chuàng)“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程在山東海陽投運。其通過對核能進行先發(fā)電、后制水、再供暖的三級高效利用，為世界“零碳”供熱+“零能耗”制水提供了中國方案。

江億測算，水熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)結(jié)合大型跨季節(jié)儲熱，1億千瓦的核電廠可年產(chǎn)100億噸淡水，并可為100億平方米建筑供熱，且成本可降低到“南水北調(diào)+熱電聯(lián)產(chǎn)”的50%，“將為我國北方沿海地區(qū)徹底解決水資源問題、零碳供暖問題提出新思路。”

大型跨季節(jié)蓄熱應(yīng)提上日程

“零碳情境下，熱量將是十分稀缺的資源。”江億強調(diào)，大型跨季節(jié)蓄熱裝置的建設(shè)要提上日程。

“大量的工業(yè)、核電、數(shù)據(jù)中心等余熱，都應(yīng)高效存儲用于冬季供暖，而利用大型跨季節(jié)蓄熱裝置回收大量余熱資源，將使僅能運行3—4個月的余熱回收裝置實現(xiàn)全年運行?！苯瓋|說。

例如，通過建設(shè)若干個大型跨季節(jié)蓄熱裝置，開發(fā)利用沿海地區(qū)核電、火電、鋼鐵廠余熱，理論上可實現(xiàn)80億平方米的供熱；開發(fā)利用北方地區(qū)保留下來的3億千瓦火電，即可獲取4億千瓦熱量，通過蓄熱裝置和全部回收余熱，亦可為80億平方米建筑供熱；部分鋼鐵、有色、化工產(chǎn)業(yè)和垃圾焚燒等，也應(yīng)該建立跨季節(jié)蓄熱裝置，充分利用全年排放的余熱，有望為10億平方米建筑提供熱源。

而對于難以連接集中熱網(wǎng)的建筑，則可通過集中的中水水源、中深層地源、淺層地源，以及分散的空氣源等多種電動熱泵方式供熱。加之建筑節(jié)能+末端調(diào)節(jié)等多措并舉，“從現(xiàn)實出發(fā)，科學規(guī)劃、分步實施，通過政策機制激勵，使城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)碳排放先于建筑達峰，與電力系統(tǒng)同步實現(xiàn)碳中和?！苯瓋|說。

徐偉進一步建議，下一步供熱領(lǐng)域應(yīng)持續(xù)加強清潔化，逐步建立清潔取暖長效、可持續(xù)運行機制，力爭到2030年城鎮(zhèn)分散煤基本清零，到2035年城鎮(zhèn)供暖累計替代煤1.1億噸，基本實現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)無煤化。

來源｜中國城市能源周刊

文｜仝曉波  張金夢

責編｜張金夢